本實用新型專利技術屬于流化床設備，特別涉及一種胺類固體吸收劑的流化床反應裝置。雙層管反應主體的外壁由外層管和內層管組成，且外層管和內層管的底部平齊，內層管的上部高于外層管；外層管的下端設置油浴或水浴進口，上端設置油浴或水浴出口，內層管的內部下端設置隔板，中部設置布風板，頂端為進料口，在上部高于外層管的管壁上設置出氣管；雙層管反應主體的底部設置進氣管和進液管，進氣管上部的進氣管出口穿過隔板，進液管上部的出口位于隔板上。通過進液管加入液胺，以提供胺蒸汽，抑制胺類固體吸收劑的揮發。本新型可使吸收過程放出的熱量通過冷卻介質及時排出，而在再生過程通入熱源，為再生反應提供熱量。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于流化床設備，特別涉及一種胺類固體吸收劑的流化床反應裝置，具體地指利用有機胺負載多孔介質制備成的胺類固體吸收劑脫除煤氣化產生的合成氣(包括水氣變化后的變換氣)、生物質或其它燃料氣化產物、天然氣、煙氣等中的CO2或(及)H2S的流化床反應裝置。
技術介紹
化石燃料滿足了世界90%以上的能源需求，同時化石燃料的燃燒也是溫室氣體CO2的主要來源之一。為應對日益嚴重的環境問題，減少化石燃料利用過程中CO2的排放成為一項十分重要的任務。而基于煤氣化的煤基能源系統和化工體系能夠很好地解決煤轉化過程中的效率和污染問題。煤氣化技術是煤炭高效清潔利用的核心技術，其氣化產物可用于 燃料煤氣(IGCC發電、民用/工業燃氣)、生產化工產品(化肥、甲醇、二甲醚、乙烯、汽油等)、制氫、燃料電池、多聯產系統、直接還原煉鐵等，是這些工業過程的基礎。然而對于以上這些工業過程，都需要將煤氣化后的合成氣或者經過水氣變換后變換氣中的CO2以及H2S大部分或者全部脫除。目前所有商用CO2脫除技術大都采用基于傳統MEA濕洗的化學溶液吸收法，如有機胺溶液，溶液再生過程中需要加熱溶液中大量的水，使得再生能耗非常高，約4. 5GJ/(kg-C02)，同時溶液對反應器有較強的腐蝕性。如果將有機胺擔載在多孔載體(如硅膠等)上即固態胺則可避免濕法脫碳的不足。相比水的比容4. 2 kJ/(kg*K)，固體硅膠的比容只有O. 8 kj/ (kg · K)，從而可以減少加熱水而造成的能耗以及避免水汽化所需的大量潛熱(2252.7 kj/kg)，同時固態胺與反應器是固-固接觸，從而可以大大減少腐蝕。當胺類固體吸收劑有效吸收容量達到2mol-C02/kg時，能耗已經低于MEA溶液法；達到3mol-C02/kg以上時，可比現有MEA溶液法節約飛0%以上的能耗。胺類固體吸收劑的研究起源于潛艇、空間站等密閉艙室中CO2的脫除，近些年一些學者開始將胺類固體吸收劑引入到煙氣及天然氣中CO2的分離。如專利CN 101804332 A，涉及一種利用煤矸石為原料開發胺類固體吸收劑用于捕捉CO2;專利CN 101909743 A，涉及用于形成CO2選擇性吸附材料和/或硫選擇性吸附材料的方法；專利CN 101500704 A，涉及沉積在納米結構化的載體例如二氧化硅上的胺或者胺/多元醇組合物的負載型吸收劑；專利CN 1131057A，涉及脫除二氧化碳的固態胺樹脂，以苯乙烯為單體，交聯劑為雙烯或烯酸多元醇酯類，以甲苯-異戊醇-液體石蠟為致孔劑，過氧化苯甲酰位引發劑，采用懸浮聚合方法合成固態胺樹脂前驅體。再以氯甲醚、二乙烯三胺為試劑分別經氯甲基化、胺化制得固態胺樹脂。從上述專利的內容可見，上述技術方案主要針對胺類固體吸收劑的制備，目前國內外文獻上沒有胺類固體吸收劑流化床的實驗報道，也沒有相關流化床裝置的專利。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種胺類固體吸收劑的流化床反應裝置，其能在吸收反應時及時排熱，再生反應時供熱，同時能提供胺蒸汽，從而解決固態胺中胺揮發問題。為實現上述目的，本技術采用的技術方案為雙層管反應主體的外壁由外層管和內層管組成，且外層管和內層管的底部平齊，內層管的上部高于外層管；外層管的下端設置油浴或水浴進口，上端設置油浴或水浴出口，內層管的內部下端設置隔板，中部設置布風板，頂端為進料口，在上部高于外層管的管壁上設置出氣管；雙層管反應主體的底部設置進氣管和進液管，進氣管上部的進氣管出口穿過隔板，進液管上部的出口位于隔板上。所述外層管與內層管間隙寬度為內層管內徑的O. Γ1倍。所述隔板與布風板間的區域長度為雙層管反應主體部分的外層管長度的O. Γ0. 8倍，進氣口出口到隔板的距離為隔板到布風板距離的O. 2^0. 8倍。所述油浴或水浴進口為切向或徑向進口，有一個或多個；所述油浴或水浴出口為 切向或徑向出口，有一個或多個。本技術的有益效果為可通過進液管加入液胺，以提供胺蒸汽，抑制胺類固體吸收劑的揮發。如此設計可使吸收過程放出的熱量通過冷卻介質及時排出，而在再生過程通入熱源，為再生反應提供熱量。附圖說明圖I為本技術胺類固體吸收劑的流化床裝置結構示意圖；圖2為本技術胺類固體吸收劑的流化床裝置實施例I結構示意圖；圖3為圖2的隔板處的橫向剖面結構的俯視圖。圖中標號I-進氣管；1’_進氣管出口 ；2_進液管；3_油浴或水浴進口 ；4_外層管；4’_內層管；5_雙層管反應主體；7-隔板；8_布風板；9_油浴或水浴出口 ； 10-出氣管；11-進料口。具體實施方式本技術提供了一種胺類固體吸收劑的流化床反應裝置，以下結合附圖和具體實施方式對本技術作進一步說明。本技術的結構如圖I所示。雙層管反應主體5的外壁由外層管4和內層管4’組成，且外層管4和內層管4’的底部平齊，內層管4’的上部高于外層管4;外層管4的下端設置油浴或水浴進口 3，上端設置油浴或水浴出口 9，內層管4’的內部下端設置隔板7，中部設置布風板8，頂端為進料口 11，在上部高于外層管4的管壁上設置出氣管10;雙層管反應主體5的底部設置進氣管I和進液管2，進氣管I上部的進氣管出口 I’穿過隔板7，進液管2上部的出口位于隔板7上。其中，外層管4與內層管4’間隙寬度為內層管4’內徑的O. f I倍。隔板7與布風板8間的區域長度為雙層管反應主體部分5的外層管4長度的O. Γ0. 8倍，進氣口出口I’到隔板7的距離為隔板7到布風板8距離的O. 2^0. 8倍。油浴或水浴進口 3為切向或徑向進口，有一個或多個；所述油浴或水浴出口 9為切向或徑向出口，有一個或多個。進液管2的入口處通入液胺或者一定濃度的胺溶液，胺的種類為單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺、四乙烯五胺(ΤΕΡΑ)、聚乙烯亞胺(PEI)以及硅烷等，胺類固體吸收劑中，有機胺與吸收劑的總質量之比(有機胺質量/(有機胺質量+多孔固體質量))在1(Γ80%范圍內。通過進液口通入的液胺存于隔板7和布風板8間的區域，并且液面高于不超過進氣管I的出口高度。實施例I如圖2所示，雙層管反應主體5的內層管4’內徑為120mm，外層管4和內層管4’間隙為40mm，為內層管4’內徑的O. 33倍，采用徑向對稱布置的雙油浴或水浴進口 3，布風板8到隔板7距離為300mm，進氣管出口 I’到隔板7距離為150mm，隔板7到雙層管反應主體5的下端距離為140mm,進氣管I內徑為40mm,進液管2內徑為15mm。用聚乙烯亞胺(PEI)擔載硅膠載體(Q-10)制備成的固態胺吸收劑進行實驗，進液管2通入液體聚乙烯亞胺，液面高度距隔板7的距離為75mm，用雙層管間通入硅油進行換熱，在10次循環中固態胺吸收劑擔載量沒有變化，吸收劑脫碳能力沒有下降，在吸收反應中沒有通入冷卻介質時床層溫 度由于反應放熱升高4(T50°C，通入冷卻介質后床層溫度僅升高20°C左右，在再生反應中，硅油可以提供熱量，使得固態胺實現完全再生。權利要求1.一種胺類固體吸收劑的流化床反應裝置，其特征在于雙層管反應主體(5)的外壁由外層管(4)和內層管(4’)組成，且外層管(4)和內層管(4’)的底部平齊，內層管(4’)的上部高于外層管(4);外層管(4)的下端設置油浴或水浴進口(3)本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種胺類固體吸收劑的流化床反應裝置，其特征在于：雙層管反應主體（5）的外壁由外層管（4）和內層管（4’）組成，且外層管（4）和內層管（4’）的底部平齊，內層管（4’）的上部高于外層管（4）；外層管（4）的下端設置油浴或水浴進口（3），上端設置油浴或水浴出口（9），內層管（4’）的內部下端設置隔板（7），中部設置布風板（8），頂端為進料口（11），在上部高于外層管（4）的管壁上設置出氣管（10）；雙層管反應主體（5）的底部設置進氣管（1）和進液管（2），進氣管（1）上部的進氣管出口（1’）穿過隔板（7），進液管（2）上部的出口位于隔板（7）上。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李振山，蔡寧生，趙文瑛，王麗香，張志，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：實用新型
國別省市：
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